1.Che cos'è l'antenna?
Come tutti sappiamo, ci sono tutti i tipi di wdispositivi di comunicazione senza filinelle nostre vite, come il downlink video dei droni,collegamento wireless per robot, sistema di mesh digitalee questi sistemi di trasmissione radio utilizzano le onde radio per trasmettere informazioni senza fili come video, voce e dati.Un'antenna è un dispositivo utilizzato per irradiare e ricevere onde radio.
2.Larghezza di banda dell'antenna
Quando la frequenza operativa dell'antenna cambia, il grado di variazione dei parametri elettrici rilevanti dell'antenna rientra nell'intervallo consentito.L'intervallo di frequenza consentito in questo momento è la larghezza della banda di frequenza dell'antenna, solitamente definita larghezza di banda.Qualsiasi antenna ha una determinata larghezza di banda operativa e non ha alcun effetto corrispondente al di fuori di questa banda di frequenza.
Larghezza di banda assoluta: ABW=fmax - fmin
Larghezza di banda relativa: FBW=(fmax - fmin)/f0×100%
f0=1/2(fmax + fmin) è la frequenza centrale
Quando l'antenna funziona alla frequenza centrale, il rapporto delle onde stazionarie è minimo e l'efficienza è massima.
Pertanto, la formula della larghezza di banda relativa è solitamente espressa come: FBW=2(fmax- fmin)/(fmax+ fmin)
Poiché la larghezza di banda dell'antenna è l'intervallo di frequenza operativa in cui uno o alcuni parametri di prestazione elettrica dell'antenna soddisfano i requisiti, è possibile utilizzare parametri elettrici diversi per misurare la larghezza della banda di frequenza.Ad esempio, la larghezza della banda di frequenza corrisponde alla larghezza del lobo di 3 dB (la larghezza del lobo si riferisce all'angolo tra due punti in cui l'intensità della radiazione diminuisce di 3 dB, ovvero la densità di potenza diminuisce della metà, su entrambi i lati della direzione massima della radiazione del lobo principale) e l'ampiezza della banda di frequenza in cui il rapporto delle onde stazionarie soddisfa determinati requisiti.Tra questi, quello più comunemente utilizzato è la larghezza di banda misurata dal rapporto delle onde stazionarie.
3.La relazione tra frequenza operativa e dimensione dell'antenna
Nello stesso mezzo è certa la velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche (pari alla velocità della luce nel vuoto, misurata come c≈3×108m/s).Secondo c=λf, si può vedere che la lunghezza d'onda è inversamente proporzionale alla frequenza, e le due sono l'unica relazione corrispondente.
La lunghezza dell'antenna è direttamente proporzionale alla lunghezza d'onda e inversamente proporzionale alla frequenza.Cioè, maggiore è la frequenza, più corta è la lunghezza d'onda e più corta può essere l'antenna.Naturalmente la lunghezza dell'antenna solitamente non è pari ad una lunghezza d'onda, ma spesso è 1/4 d'onda o 1/2 lunghezza d'onda (generalmente viene utilizzata la lunghezza d'onda corrispondente alla frequenza operativa centrale).Perché quando la lunghezza di un conduttore è un multiplo intero di 1/4 della lunghezza d'onda, il conduttore presenta caratteristiche di risonanza alla frequenza di quella lunghezza d'onda.Quando la lunghezza del conduttore è 1/4 di lunghezza d'onda, ha caratteristiche di risonanza in serie e quando la lunghezza del conduttore è 1/2 lunghezza d'onda, ha caratteristiche di risonanza parallela.In questo stato di risonanza, l'antenna irradia fortemente e l'efficienza di conversione di trasmissione e ricezione è elevata.Sebbene la radiazione dell'oscillatore superi la metà della lunghezza d'onda, la radiazione continuerà ad essere potenziata, ma la radiazione antifase della porzione in eccesso produrrà un effetto di cancellazione, quindi l'effetto di radiazione complessivo sarà compromesso.Pertanto, le antenne comuni utilizzano l'unità di lunghezza dell'oscillatore di 1/4 di lunghezza d'onda o 1/2 lunghezza d'onda.Tra queste, l'antenna a 1/4 d'onda utilizza principalmente la terra come specchio invece dell'antenna a semionda.
L'antenna da 1/4 di lunghezza d'onda può ottenere un rapporto d'onda stazionario e un effetto di utilizzo ideali regolando l'array e, allo stesso tempo, può risparmiare spazio di installazione.Tuttavia, antenne di questa lunghezza solitamente hanno un guadagno basso e non possono soddisfare le esigenze di alcuni scenari di trasmissione ad alto guadagno.In questo caso vengono solitamente utilizzate antenne a 1/2 lunghezza d'onda.
Inoltre, è stato dimostrato in teoria e in pratica che l'array di lunghezza d'onda 5/8 (questa lunghezza è vicina a 1/2 lunghezza d'onda ma ha una radiazione più forte di 1/2 lunghezza d'onda) o l'array di accorciamento con caricamento di lunghezza d'onda 5/8 (c'è una bobina di caricamento a metà della distanza della lunghezza d'onda dalla parte superiore dell'antenna) può anche essere progettata o selezionata per ottenere un'antenna economicamente vantaggiosa e con guadagno più elevato.
Si può vedere che quando conosciamo la frequenza operativa dell'antenna, possiamo calcolare la lunghezza d'onda corrispondente e quindi, combinata con la teoria della linea di trasmissione, le condizioni dello spazio di installazione e i requisiti di guadagno di trasmissione, possiamo conoscere approssimativamente la lunghezza adatta dell'antenna richiesta .
Orario di pubblicazione: 13 ottobre 2023
